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澳华裔科学家制造出“世界最薄镜片”:比头发丝细2000倍!
梅西 2016-03-15
导语

澳洲华裔科学家最近制作出了世界上最薄的镜片,这将对计算机显示屏、相机等带来革命性的影响。新镜片究竟有多薄呢?镜片厚度只有头发的两千分之一!

近日,科学家制作出了世界上最薄的镜片,这将对计算机显示屏、相机等带来革命性的影响。新镜片厚度只有头发的两千分之一!这项新发明可将相机行业产生巨大革命性影响!相关研究成果发表在了Nature旗下的期刊《Light: Science and Applications》上。

主导这项研究的学者是来自澳洲国立大学工程学院纳米材料系统(Nano-Electro-Mechanical System,NEMS)实验室的负责人,华裔科学家卢岳瑞博士(Yuerui Lu,音译),他表示超薄镜片是基于二硫化钼晶体(molybdenum disulphide crystal)制作的,这是一种很有潜力作为镜片的化学物质。他还说:“二硫化钼晶体非常适合用来制作弹性显示屏(可以弯曲的屏幕,如曲面屏)。我们还能够使用一组微型镜片模拟昆虫复眼的视觉效果。”


图:卢岳瑞博士(左)与学生杨炯(Jiong Yang,音译)

二硫化钼是一种硫族化物。硫族化物常被用于制作镜片。此类材料有灵活的电子性状,这也让它们在高科技组件制作上大受欢迎。卢博士说,“二硫化钼是让人惊艳的晶体,它可以在高温下保持稳定的性质,并且是一种润滑剂、一种良好的半导体,此外还可以释放出光子。”

新超薄镜片的厚度只有6.3纳米,这让之前的超薄镜片们黯然失色。之前“世界上最薄镜片”的记录是由被称作“超材料”的纳米棒制成的,厚度为50纳米


卢博士的团队为制作超薄镜片用 6.3纳米厚,有9层原子的二硫化钼为原材料,然后用一个很黏的类似胶带的东西从该二硫化钼晶体上剥离出了大量物质。他们接着制作出了一个10微米的镜片,在用离子光束逐个原子的打磨此镜片。直到他们以此打磨出了一个半球型的镜片。”

“我们在原子级别操作光的能力上打开了一个新世界的大门,此技术可以使光学元件实现前所未有的微型化,并可与其它高级的光学功能整合。“

该团队发现单层二硫化钼晶体厚度仅有0.8纳米,但有着非常良好的光学属性。它能使光柱的光程达到晶体厚度的50倍左右,也就是38纳米。光程可以确定光的相位,而相位继而决定了光的干涉和衍射行为。“

“一开始我们完全无法想象二硫化钼具有如此惊人的属性。”卢博士说。

二硫化钼晶体除了具有良好的光学特性之外,折射率也比其他材料高很多折射率主要是用来衡量材料对光作用强度的指标。二硫化钼晶体的折射率高达5.5. 作为比较,亮闪闪的钻石的折射率仅有2.4,而水只有1.3。

此项研究的合作者之一,威斯康星大学Madison校区的助理教授于宗福(Zongfu Yu,音译)在模拟环境下发现二硫化钼晶体的折射率很大,光在二硫化钼晶体中被来回折射 (解释了为什么光程比实际厚度大)直到射出。

科学家们表示,新超薄镜片将对医学、科学与技术领域带来革命性的应用。

消息链接:

World's thinnest lens to revolutionise cameras

文章链接:

Atomically thin optical lenses and gratings

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作者 梅西

本科生

北京工业大学

活跃作者
  • 爱因斯坦 科研工作者 北京航空航天大学 博士
  • 金陵 本科生 北京大学 本科
  • 梅西 本科生 北京工业大学 本科


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